数字化主机转速采集与处理装置的制作方法

本发明属于旋转设备的转速及功耗测量领域，具体涉及一种数字化主机转速采集与处理装置。

背景技术：

随着现代电子技术的高速发展，信号采集与处理技术已经成为电力电子与通信技术领域的热门技术。为了解决生产过程中海量主机转速的采集、传输与处理问题，采用电子通信技术领域中的信号采集与处理技术是最有效的方法。中国专利(cn103699702a)公开了一种超高速数据采集与处理装置，该装置主要的数据采集与处理方法是通过对a/d转换器的输出时钟进行分频处理，得到分频时钟；再对分频时钟进行数据抽取处理，得到每个通道的数据。这种方法的缺点是数据需要缓存在缓冲区，对于大量数据而言，吞吐量和误码率成为最大的问题。本发明是基于信号采集与处理技术的一种高速数字化信号采集与处理装置，有效的解决了铀浓缩生产过程中海量主机转速的采集、传输与处理问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种数字化主机转速采集与处理装置，解决主机转速及功耗监测装置的配套问题。本发明能够实现铀浓缩生产过程中主机的转速和功耗的测量，依据测量值判断主机的运行状态是否正常，自动形成各种报警信号以及事故保护信号，更好的保证铀浓缩工厂主工艺生产线的安全、连续运行。本发明需与另一种发明“多通道智能主机频率信号检测盒”配套使用，共同完成一个区段内所有主机转速及功耗的测量和处理，就地显示所有主 机的转速值、功耗值及异常状态信息，在自动运行工况下将报警信号上传至监控室的服务器。

为解决上述技术问题，本发明一种数字化主机转速采集与处理装置，该装置包括母版、电源板i、电源板ii、通信电路板i、通信电路板ii、通信电路板iii、信号调理板、报警板、液晶显示屏，电源板i、电源板ii、通信电路板i、通信电路板ii、通信电路板iii、信号调理板、报警板插在母板上，通过母板连接，液晶触摸屏的串行通讯端口与报警板连接。

母板上还有若干rs485接口、dc24v接口、两个ac220v电源接口、两个以太网通讯接口、报警信号输出接口、报警灯电源输出接口、中频ac380v电源输入接口。

所述电源板i、电源板ii的电压输入端与母板上的ac220v电源接口相连接，其输出端连接电源冗余电路的输入端。

所述报警电路板的内部高速串行通讯总线端口通过母板分别与通信电路板、信号调理电路板的内部高速串行通讯总线端口相连接，与母板上的以太网通讯接口相连接，报警信号输出端与母板上的报警信号输出接口相连接。

5.根据权利要求4所述的一种数字化主机转速采集与处理装置，其特征在于，所述信号调理电路板的内部高速串行通讯端口通过母板与报警电路板的内部高速通讯端口相连接，其中频ac380v电源输出端通过母板与中频ac380v电源输入接口相连接。

液晶触摸显示屏的电源输入端与冗余电源输出端相连接，其通讯端口与报警电路板的专用液晶触摸显示屏接口相连接。

本发明的有益技术效果在于：本发明主要采用基于arm处理器的单片机电路来实现，增加了网络冗余和电源冗余设计，与国内之前的同类装置相比，具 有体积小、功耗低、结构简单、启动速度快、稳定性好、可靠性高、生产成本低、操作维护方便等优点。

附图说明

图1为本发明一种数字化主机转速采集与处理装置结构框图；

图2为本发明一种数字化主机转速采集与处理方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种数字化主机转速采集与处理装置，该装置包括母版、电源板i、电源板ii、通信电路板i、通信电路板ii、通信电路板iii、信号调理板、报警板、液晶显示屏、若干rs485接口、dc24v接口、两个ac220v电源接口、两个以太网通讯接口、报警信号输出接口、报警灯电源输出接口、中频ac380v电源输入接口，电源板i、电源板ii、通信电路板i、通信电路板ii、通信电路板iii、信号调理板、报警板通过64针双排接插件插在母板上，通过母板连接在一起，液晶触摸屏的串行通讯端口通过4芯排线与报警板连接；母板上还有12个rs485接口、dc24v接口、两个ac220v电源接口、两个以太网通讯接口、报警信号输出接口、报警灯电源输出接口、中频ac380v电源输入接口。

装置内共有3块通信电路板，主要负责通过rs485总线与安装在工艺装架内的“多通道智能主机频率信号检测盒”进行数据通讯，并通过内部高速串行通讯总线与报警板通讯。每个通信电路板有4个rs485通讯端口，通过母板分别与安装在模板上的4个rs485通讯接口相连接，报警板的dc24v电源输入端与电源板的冗余输出端相连接。

装置内有2块电源板，主要负责为装置内的电路板、液晶触摸显示屏以及 外部的区段报警灯、“多通道智能主机频率信号检测盒”提供工作电源。2块电源板的电压输入端与母板上的ac220v电源接口相连接，其输出端连接电源冗余电路的输入端，将2路dc24v电源合2为1，再与装置内部其它电路板的电源端以及母板上的rs485接口电源端、报警灯电源输出端相连接。

装置内有1块报警板，用于从通信电路板、信号调理板接收数据，对接收到的数据进行分析处理，形成各种报警信号，将数据及报警信号输出到液晶触摸显示屏上进行报警显示，并将报警信号通过以太网传送给监控室的数据服务器，通过报警信号输出接口将报警信号传送给级联控制系统。报警电路板的内部高速串行通讯总线端口通过母板分别与通信电路板、信号调理电路板的内部高速串行通讯总线端口相连接，与母板上的以太网通讯接口相连接，报警信号输出端与母板上的报警信号输出接口相连接。

装置内有1块信号调理电路板，主要负责测量2路中频ac380v电源的电网频率，将测量结果传送给报警板。信号调理电路板的内部高速串行通讯端口通过母板与报警电路板的内部高速通讯端口相连接，其中频ac380v电源输出端通过母板与中频ac380v电源输入接口相连接。

装置前面板上安装1块液晶触摸显示屏，主要用于显示主机的转速、功耗以及各类报警信号，同时起键盘作用，用于进行各种现场操作以及参数设置。液晶触摸显示屏的电源输入端与冗余电源输出端相连接，其通讯端口与报警电路板的专用液晶触摸显示屏接口相连接。

装置的前面板上有12个报警指示灯，报警指示灯采用红、绿2种颜色，用于显示装置的工作状态以及报警信号。报警指示灯直接通过排线与报警电路板的报警信号输出端口相连接。

装置能够根据预设的条件自动形成单台失步ob、单台损坏op、成组失步tb、 成组损坏tp、单台失步微差obw、成组失步微差tbw、单台通讯故障oc、成组通讯故障ec、主机故障c、事故保护a3、综合故障ch等报警信号。

装置的前面板上安装有12个报警指示灯，其功能定义如下：

综合故障(ch)：当有ch信号时，指示灯变为红色，否则，指示灯灭；

通信故障(ec)：当有ec信号时，指示灯变为红色，否则，指示灯灭；

主机故障(c)：当有c信号时，指示灯变为红色，否则，指示灯灭；

事故保护(a3)：当有a3信号时，指示灯变为红色，否则，指示灯灭；

电网一路：电网1路频率超出规定范围时，形成电网一路故障信号，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

电网二路：电网2路频率超出规定范围时，形成电网二路故障信号，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

电源一路：当第一块电源板输出电压不在24±1v范围内时，形成电源故障信号，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

电源二路：当第二块电源板输出电压不在24±1v范围内时，形成电源故障信号，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

外部工况：当服务器对装置有数据请求的指令时，产生外部工况信号，指示灯变为绿色，否则，指示灯灭；

以太网a：当装置通过第一个以太网端口无法与监控室服务器建立网络连接时，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

以太网b：当装置通过第二个以太网端口无法与监控室服务器建立网络连接时，指示灯变为红色，否则，指示灯为绿色；

板块故障：当装置自诊断发现其中一块或几块电路板故障时，指示灯变为红色，否则，指示灯不亮。

装置后面板接插件的功能定义如下：

rs485及dc24v电源接口，为4芯航空插座，分别与3块通讯板的通讯端口相连接，用于连接外部的多通道智能主机频率信号检测盒，其中1，2脚为串行总线，3，4脚用于输出dc24v直流电源；

报警节点：7芯航插，用于输出通讯故障ec、主机故障c、事故保护a3、综合故障ch等4个报警信号；

报警灯：3芯航插，用于连接2个报警灯。其中1、2脚连接报警灯1，3、2脚连接报警灯2；

网口1，网口2：rj45插座，用于连接中央控制室服务器；

电源1，电源2：3芯航插，用于输入2路ac220v电源；

电网1，电网2：2芯航插，用于输入2路ac380v中频电源信号。

装置的主要有升/降周工况和正常工况2种工作方式，每种方式又分为自动和就地2种方式，装置默认的工作方式为正常工况下的自动方式。在不同的工况下，装置产生报警信号的门限值不同，就地工作方式下，除综合故障信号ch外，所有报警信号只在就地显示，不向外部输出。装置的工作方式可以在液晶触摸显示界面上进行选择。

装置的工作流程简述如下：

装置上电后，2路电源板输出一路冗余的dc24v电源，为其它电路板提供可靠的工作电源，信号调理电路板、通信电路板、报警电路板、液晶触摸显示屏同时进入工作状态，默认在正常工况的自动运行方式下工作，报警电路板开始检测dc2v电源电压值，并判断其是否正常，将结果传送到液晶触摸显示屏显示；向通信电路板和信号调理电路板发送数据请求指令，开始接收通信电路板和信号调理电路板返回的主机转速和中频电源频率值，对收到的数据进行分析和处 理，判断是否形成主机故障信号和中频电源频率故障信号，如果有，将报警信号通过以太网端口发送给服务器，同时将报警信号送到液晶触摸屏报警和led报警灯显示；检测以太网端口是否有服务器发送数据请求的指令，如果有，则通过以太网端口将主机转速或功耗、中频电源频率传送给服务器。信号调理电路板上电工作后，开始测量中频电源频率值，然后检测有无数据请求或数据接收指令，如果有数据请求指令，则将测量的电网频率值传送给报警电路板，如果有数据接收请求指令，则接收报警电路板发送的数据，对数据进行分析处理后，通过继电器向外部输出报警信号。通信电路板上电工作后，向外部的“多通道智能主机频率信号检测盒”发送数据请求指令，然后开始逐个接收“多通道智能主机频率信号检测盒”发送的数据，数据全部接收完毕后，存入数据缓存区，检测是否有报警电路板发送的数据请求指令，如果有，则将数据缓存区内的数据传送给报警电路板。

装置内的信号调理电路板、通信电路板、报警电路板都配有程序下载与调试端口，用于在线下载程序。装置的程序下载接口为jtag，程序下载采用jtag的sw模式，该模式采用4引线下载，占用电路板资源小，灵活方便。四根引线的连接分配如下表。